CN115553302B - 一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C09K 17/14，具体涉及一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物及其制备方法。包括以下原料：消毒成分。本发明提供的一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物有效成分含量高，具有温和无刺激，杀菌消毒效果优异，稳定性高，保质期长，且不会对金属器物表面造成腐蚀等优点。
Description
技术领域
本发明涉及C09K 17/14，具体涉及一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物及其制备方法。
背景技术
由于冠状病毒的肆虐，人们对于消毒组合物的要求越来越高，但大部分消毒产品由于具有强，容易对基体表面造成损伤。
专利CN202010658986.7一种多孔石墨烯负载弱光光触媒-纳米银复合抗病毒粉体的制备通过高分散纳米石墨烯微片浆料，氧化锌弱光光触媒浆料，络合银离子抗菌剂制备得到复合抗病毒微粉，具有优异的杀菌消毒性能。
专利CN202010658986.7一种多孔石墨烯负载弱光光触媒-纳米银复合抗病毒粉体的制备通过纳米二氧化钛，纳米二氧化硅及其它特殊纳米材料制备得到的纳米复合光触媒能够净化空气和水体中的有机污染物，杀灭病菌。
但现有技术中制备得到的消毒物质有效成分含量少，无法充分发挥杀菌作用，甚至会对消毒物品表面产生损害，因而无法充分满足人们的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，包括以下原料：消毒成分。
优选的，其特征在于，所述消毒成分的制备原料包括二氧化钛粒子、含氮的有机胺衍生物。
优选的，其特征在于，所述二氧化钛粒子为金属离子掺杂二氧化钛。
优选的，所述金属离子掺杂二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：将钛酸四丁酯，无水乙醇，冰醋酸混合，在室温下磁力搅拌0.2-0.8h得到混合物A；将蒸馏水，无水乙醇，硝酸铁混合磁力搅拌0.2-0.8h得到混合物B；将混合物A和混合物B混合均匀，加入盐酸调节pH至2-4，搅拌0.2-0.8h，然后放入干燥箱中，在70-90℃条件下烘干形成凝胶，然后研磨干凝胶得到粉末，在450-550℃下灼烧1.5-2.5h即得。
优选的，所述金属离子掺杂二氧化钛还经过了预处理，预处理后的金属离子掺杂二氧化钛的平均粒径为10-15nm。
优选的，所述金属离子掺杂二氧化钛预处理的步骤包括：将硝酸银与蒸馏水混合均匀，加入金属离子掺杂二氧化钛，磁力搅拌0.2-0.8h，放在25-35W的紫外光照射下，每隔0.8-1.5h抽取其中的混合液，离心，然后将离心后的溶液加入盐酸，直到沉淀消失，然后将混合液取出，过滤，70-90℃条件下烘干、过筛即得预处理后的金属离子掺杂二氧化钛。
优选的，所述消毒成分的制备原料还包括预处理的碱式磷酸钙。
优选的，所述预处理的碱式磷酸钙为经过氧化处理的碱式磷酸钙。
优选的，所述经过氧化处理的碱式磷酸钙的制备包括以下步骤：将碱式磷酸钙与氧化剂经35-45KHz超声搅拌0.2-0.8h混合均匀，升温到100-130℃，恒温反应1-2h，经洗涤干燥即得
优选的，所述碱式磷酸钙与氧化剂的质量比为1：(15-25)。
优选的，所述氧化剂包括硝酸溶液，硫酸溶液，过硫酸钠溶液，过氧化氢溶液，重铬酸盐溶液，高锰酸盐溶液，次氯酸盐溶液的至少一种。
进一步优选的，所述氧化剂包括硝酸溶液和过氧化氢溶液。所述硝酸溶液和过氧化氢溶液的体积比为(1-2)：(2-4)。
优选的，所述预处理的碱式磷酸钙制备原料中碱式磷酸钙的平均粒径为20nm-120nm。
优选的，所述碱式磷酸钙的制备方法包括以下步骤：在硝酸钙溶液置于超声仪上，加氨水调节pH至10-12，在温度为25℃，超声频率为55-65kHz，功率为200-300W的超声波辐照条件下，以1-2mL/min的速度将磷酸氢铵溶液逐滴加入硝酸钙溶液中，滴加完毕，停止搅拌，继续超声120-150min，经洗涤烘干即得碱式磷酸钙。
优选的，所述硝酸钙溶液和磷酸氢铵溶液的用量为Ca/P摩尔比为1.68。
优选的，所述消毒成分的制备方法，包括以下步骤：将二氧化钛粒子与含氮的有机胺衍生物混合均匀，高能球磨3-5h，然后离心，将得到的沉淀物在温度300-350℃条件下，烧结20-45min，然后研磨至2-5μm即得。
优选的，所述二氧化钛粒子与含氮的有机胺衍生物的质量比为(30-50)：(0.5-1)。
优选的，所述消毒成分的制备方法，包括以下步骤：
1)将预处理的碱式磷酸钙与去离子水按照固液比10：1混合均匀升温到55-65℃，经45KHz超声搅拌10-20min，保持温度恒定，然后加入含氮的有机胺衍生物，反应0.5-1h，经洗涤烘干得到烘干后产物；将烘干后产物与二氧化钛粒子混合均匀，高能球磨3-5h，然后离心，将得到的沉淀物在温度300-350℃条件下，烧结20-45min，然后研磨至2-5μm即得。
优选的，所述预处理的碱式磷酸钙：含氮的有机胺衍生物：二氧化钛粒子的质量比为10：(0.5-1)：(30-50)。
优选的，所述含氮的有机胺衍生物包括烷基伯胺盐、烷基仲胺盐、烷基叔胺盐、烷基季铵盐的至少一种。
进一步优选的，所述烷基季铵盐包括四甲基氯化铵，四丁基氯化铵，二十二烷基羟丙季铵盐，十二烷基二甲基苄基氯化铵，十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵，十四烷基二甲基吡啶溴化铵，氯化3-氯烯丙基六亚甲基四胺的至少一种。
进一步优选的，所述烷基季铵盐包括十二烷基二甲基苄基氯化铵。
优选的，所述含纳米级二氧化钛的消毒组合物原料还包括二氧化硅和/或氧化锌，强氧化剂，助剂。
优选的，所述含纳米级二氧化钛的消毒组合物原料包括：按质量份计，消毒成分5-10份，二氧化硅和/或氧化锌1-2份，强氧化剂0.5-1份，助剂10-20份。
优选的，所述二氧化硅的表面积为150±10m2/g。
优选的，所述二氧化硅为亲水气相二氧化硅。
优选的，所述助剂包括聚乙烯吡咯烷酮和乙醇。所述聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为(0.2-0.5)：(10-20)。
优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为35000-40000。
本发明的第二个方面提供了一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物的制备方法，包括以下步骤：按质量称取各原料，将各原料搅拌混合均匀即得。
有益效果：
1)本发明通过制备特定的消毒成分作为消毒组合物的主要原料，有效提高了含纳米级二氧化钛的消毒组合物杀菌活性制备得到含纳米级二氧化钛的消毒组合物有效成分含量高，具有温和无刺激，杀菌消毒效果优异，稳定性高，保质期长，且不会对金属器物表面造成腐蚀等优点。
2)本发明通过采用金属离子掺杂二氧化钛，提高了二氧化钛的活性，同时本发明进一步对金属离子掺杂二氧化钛进行预处理，增加体系中杀菌成分的同时减小电子空穴对复合，进一步提高了二氧化钛的活性，达到持久高效的杀菌效果，即使在暗光下也能发挥优异的杀菌效果。
3)本发明所述十二烷基二甲基苄基氯化铵含有较长的链段和活性基团，杀菌性强，同时还能与预处理的金属离子掺杂二氧化钛相互作用，进一步促进消毒成分与微生物之间的结合，进一步提高杀菌能力。
4)本发明意外研究发现十二烷基二甲基苄基氯化铵与预处理的金属离子掺杂二氧化钛结合力较弱，导致制备得到消毒组合物的有效成分含量少，本发明通过碱式磷酸钙预处理的金属离子掺杂二氧化钛生复合粒子，增加了生物相容性，降低了对金属的腐蚀，使制备得到的消毒组合物安全无毒，温和无刺激，安全无毒。本发明进一步对碱式磷酸钙进行预处理，增加了十二烷基二甲基苄基氯化铵的负载量，是体系中有效成分能含量增加，杀菌效果进一步提高。
5)本发明通过制备特定的消毒成分与体系中的二氧化硅，过氧化氢，聚乙烯吡咯烷酮等相互配合，共同作用，进一步提高了含纳米级二氧化钛的消毒组合物的稳定性，对细菌、真菌等均具有优异的杀菌效果，消毒效果好。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，包括以下原料：消毒成分。
所述消毒成分的制备原料包括二氧化钛粒子、含氮的有机胺衍生物。
所述二氧化钛粒子为金属离子掺杂二氧化钛。
所述金属离子掺杂二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：将10mL钛酸四丁酯，30mL无水乙醇，5mL冰醋酸混合，在室温下磁力搅拌0.5h得到混合物A；将5mL蒸馏水，10mL无水乙醇，0.1mL硝酸铁(1mol/L)混合磁力搅拌0.5h得到混合物B；将混合物A和混合物B混合均匀，加入盐酸调节pH至3，搅拌0.5h，然后放入干燥箱中，在80℃条件下烘干形成凝胶，然后研磨干凝胶得到粉末，在500℃下灼烧2h即得。
所述金属离子掺杂二氧化钛还经过了预处理，预处理后的金属离子掺杂二氧化钛的平均粒径为10-15nm。
所述金属离子掺杂二氧化钛预处理的步骤包括：将0.1mL硝酸银(2mol/L)与10mL蒸馏水混合均匀，加入金属离子掺杂二氧化钛，磁力搅拌0.5h，放在30W的紫外光照射下，每隔1h抽取其中的混合液，离心，然后将离心后的溶液加入盐酸，直到沉淀消失，然后将混合液取出，过滤，80℃条件下烘干、过筛即得预处理后的金属离子掺杂二氧化钛。
所述消毒成分的制备原料还包括预处理的碱式磷酸钙。所述预处理的碱式磷酸钙为经过氧化处理的碱式磷酸钙。
所述经过氧化处理的碱式磷酸钙的制备包括以下步骤：将碱式磷酸钙与氧化剂经40KHz超声搅拌0.5h混合均匀，升温到120℃，恒温反应1.5h，经洗涤干燥即得。所述碱式磷酸钙与氧化剂的质量比为1：20。
所述氧化剂包括硝酸溶液和过氧化氢溶液。所述硝酸溶液(50wt％)和过氧化氢溶液(37wt％)的体积比为1.2：2.8。
所述预处理的碱式磷酸钙制备原料中碱式磷酸钙的平均粒径为50nm-80nm。
所述碱式磷酸钙的制备方法包括以下步骤：在硝酸钙溶液置于超声仪上，加氨水调节pH至11，在温度为25℃，超声频率为60kHz，功率为250W的超声波辐照条件下，以1.5mL/min的速度将磷酸氢铵溶液逐滴加入硝酸钙溶液中，滴加完毕，停止搅拌，继续超声135min，经洗涤烘干即得碱式磷酸钙。
所述硝酸钙溶液(0.5mol/L)和磷酸氢铵溶液(0.3mol/L)的用量为Ca/P摩尔比为1.68。
所述消毒成分的制备方法，包括以下步骤：将10g预处理的碱式磷酸钙与去离子水按照固液比10：1混合均匀升温到58℃，经45KHz超声搅拌15min，保持温度恒定，然后加入0.8g含氮的有机胺衍生物，反应0.8h，经洗涤烘干得到烘干后产物；将烘干后产物与45g二氧化钛粒子混合均匀，高能球磨4h，然后离心，将得到的沉淀物在温度320℃条件下，烧结30min，然后研磨至2-5μm即得。
所述预处理的碱式磷酸钙：含氮的有机胺衍生物：二氧化钛粒子的质量比为10：0.8：45。
所述含氮的有机胺衍生物为十二烷基二甲基苄基氯化铵。
所述含纳米级二氧化钛的消毒组合物原料包括：按质量份计，消毒成分8份，二氧化硅1.2份，强氧化剂0.7份，助剂15.3份。
所述二氧化硅的表面积为150±10m2/g。所述二氧化硅为亲水气相二氧化硅。所述二氧化硅购自湖北汇富纳米材料股份有限公司，型号：HL-300。
所述强氧化剂为过氧化氢。
所述助剂包括聚乙烯吡咯烷酮和乙醇。所述聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为0.3：15。
所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为37900。所述聚乙烯吡咯烷酮购自Gobekie公司，型号：PVPK30。
一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物的制备方法，包括以下步骤：按质量称取各原料，将各原料搅拌混合均匀即得。
实施例2
一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述预处理的碱式磷酸钙：含氮的有机胺衍生物：二氧化钛粒子的质量比为10：1：50。
实施例3
一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述原料包括消毒成分5份，二氧化硅1份，强氧化剂0.5份，助剂10份。
对比例1
一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，具体实施方式同实施例1，不同之处在于所述含氮的有机胺衍生物为四丁基氯化铵。
对比例2
一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，包括以下原料：消毒成分。
所述消毒成分的制备原料包括二氧化钛粒子、含氮的有机胺衍生物。
所述二氧化钛粒子为金属离子掺杂二氧化钛。
所述金属离子掺杂二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：将10mL钛酸四丁酯，30mL无水乙醇，5mL冰醋酸混合，在室温下磁力搅拌0.5h得到混合物A；将5mL蒸馏水，10mL无水乙醇，0.1mL硝酸铁(1mol/L)混合磁力搅拌0.5h得到混合物B；将混合物A和混合物B混合均匀，加入盐酸调节pH至3，搅拌0.5h，然后放入干燥箱中，在80℃条件下烘干形成凝胶，然后研磨干凝胶得到粉末，在500℃下灼烧2h即得。
所述金属离子掺杂二氧化钛还经过了预处理，预处理后的金属离子掺杂二氧化钛的平均粒径为10-15nm。
所述金属离子掺杂二氧化钛预处理的步骤包括：将0.1mL硝酸银(2mol/L)与10mL蒸馏水混合均匀，加入金属离子掺杂二氧化钛，磁力搅拌0.5h，放在30W的紫外光照射下，每隔1h抽取其中的混合液，离心，然后将离心后的溶液加入盐酸，直到沉淀消失，然后将混合液取出，过滤，80℃条件下烘干、过筛即得预处理后的金属离子掺杂二氧化钛。
所述消毒成分的制备原料还包括预处理的碱式磷酸钙。所述预处理的碱式磷酸钙为经过氧化处理的碱式磷酸钙。
所述经过氧化处理的碱式磷酸钙的制备包括以下步骤：将碱式磷酸钙与氧化剂经40KHz超声搅拌0.5h混合均匀，升温到120℃，恒温反应1.5h，经洗涤干燥即得。所述碱式磷酸钙与氧化剂的质量比为1：20。
所述氧化剂包括硝酸溶液和过氧化氢溶液。所述硝酸溶液(50wt％)和过氧化氢溶液(37wt％)的体积比为1.2：2.8。
所述预处理的碱式磷酸钙制备原料中碱式磷酸钙的平均粒径为50nm-80nm。
所述碱式磷酸钙的制备方法包括以下步骤：在硝酸钙溶液置于超声仪上，加氨水调节pH至11，在温度为25℃，超声频率为60kHz，功率为250W的超声波辐照条件下，以1.5mL/min的速度将磷酸氢铵溶液逐滴加入硝酸钙溶液中，滴加完毕，停止搅拌，继续超声135min，经洗涤烘干即得碱式磷酸钙。
所述硝酸钙溶液(0.5mol/L)和磷酸氢铵溶液(0.3mol/L)的用量为Ca/P摩尔比为1.68。
所述消毒成分的制备方法，包括以下步骤：将二氧化钛粒子与含氮的有机胺衍生物混合均匀，高能球磨4h，然后离心，将得到的沉淀物在温度320℃条件下，烧结30min，然后研磨至2-5μm即得。
所述二氧化钛粒子与含氮的有机胺衍生物的质量比为45：0.8。
所述含氮的有机胺衍生物为十二烷基二甲基苄基氯化铵。
所述含纳米级二氧化钛的消毒组合物原料包括：按质量份计，消毒成分8份，二氧化硅1.2份，强氧化剂0.7份，助剂15.3份。
所述二氧化硅的表面积为150±10m2/g。所述二氧化硅为亲水气相二氧化硅。所述二氧化硅购自湖北汇富纳米材料股份有限公司，型号：HL-300。
所述强氧化剂为过氧化氢。
所述助剂包括聚乙烯吡咯烷酮和乙醇。所述聚乙烯吡咯烷酮和乙醇的质量比为0.3：15。
所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为37900。所述聚乙烯吡咯烷酮购自Gobekie公司，型号：PVPK30。
一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物的制备方法同实施例1
性能测试
1.有效成分含量测试；按照GB/T 26369-2010《季铵盐类消毒剂卫生标准》进行测试季铵盐含量；1265mg/L
2.稳定性测试；GB/T 26369-2010《季铵盐类消毒剂卫生标准》和《消毒技术规范》(2002年版)2.2.3消毒产品稳定性进行测试；
3.杀菌性能测试；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.1.1.7细菌定量杀灭试验和2.1.1.9真菌定量杀灭试验进行测试；
4.金属腐蚀性测试；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.2.4消毒剂对金属腐蚀性测定。
表1性能测试结果
5.外观测试：无色透明：符合Q/GJJ 001-2020；
6.pH值测试；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.2.1.4进行pH值测试；
7.现场消毒试验(物体表面)；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.1.1.10消毒剂对其他表面消毒现场鉴定试验；
8.模拟现场消毒试验(织物)；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.1.1.10消毒剂对其他表面消毒现场鉴定试验；
9.空气模拟现场消毒试验；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.1.3进行测试；
10.空气现场消毒试验；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.1.3进行测试；
11，急性经口毒性试验；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.1.1进行KM小鼠急性经口毒性试验。
12.一次完整皮肤刺激试验；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.3.3.3.1进行新西兰兔一次完整皮肤刺激试验；
13.小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验；按照《消毒技术规范》(2002年版)2.3.8.4进行测试；
14.急性吸入毒性试验.按照《消毒技术规范》(2002年版)2.3.2进行测试；
表2实施例1性能测试结果
表3实施例1金属腐蚀性测试结果
表4实施例1性能测试结果
Claims (3)
1.一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，其特征在于，包括以下原料：消毒成分；
所述消毒成分的制备原料包括二氧化钛粒子、含氮的有机胺衍生物；
所述二氧化钛粒子为金属离子掺杂二氧化钛；
所述含氮的有机胺衍生物为十二烷基二甲基苄基氯化铵；
所述金属离子掺杂二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：将钛酸四丁酯，无水乙醇，冰醋酸混合，在室温下磁力搅拌0.2-0.8h得到混合物A；将蒸馏水，无水乙醇，硝酸铁混合磁力搅拌0.2-0.8h得到混合物B；将混合物A和混合物B混合均匀，加入盐酸调节pH至2-4，搅拌0.2-0.8h，然后放入干燥箱中，在70-90℃条件下烘干形成凝胶，然后研磨干凝胶得到粉末，在450-550℃下灼烧1.5-2.5h即得；
所述金属离子掺杂二氧化钛还经过了预处理，预处理后的金属离子掺杂二氧化钛的平均粒径为10-15nm；
所述金属离子掺杂二氧化钛预处理的步骤包括：将硝酸银与蒸馏水混合均匀，加入金属离子掺杂二氧化钛，磁力搅拌0.2-0.8h，放在25-35W的紫外光照射下，每隔0.8-1.5h抽取其中的混合液，离心，然后将离心后的溶液加入盐酸，直到沉淀消失，然后将混合液取出，过滤，70-90℃条件下烘干、过筛即得预处理后的金属离子掺杂二氧化钛；
所述消毒成分的制备原料还包括预处理的碱式磷酸钙；所述预处理的碱式磷酸钙为经过氧化处理的碱式磷酸钙；
所述经过氧化处理的碱式磷酸钙的制备包括以下步骤：将碱式磷酸钙与氧化剂经35-45KHz超声搅拌0.2-0.8h混合均匀，升温到100-130℃，恒温反应1-2h，经洗涤干燥即得；所述碱式磷酸钙与氧化剂的质量比为1：(15-25)；
所述预处理的碱式磷酸钙：含氮的有机胺衍生物：二氧化钛粒子的质量比为10：（0.5-1）：（30-50）；
所述预处理的碱式磷酸钙制备原料中碱式磷酸钙的平均粒径为20nm-120nm。
2.根据权利要求1所述的一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物，其特征在于，所述含纳米级二氧化钛的消毒组合物原料还包括二氧化硅和/或氧化锌，强氧化剂，助剂；所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮和乙醇。
3.一种根据权利要求2所述的一种含纳米级二氧化钛的消毒组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量称取各原料，将各原料搅拌混合均匀即得。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |